Acoplador Anillo 2.4GHz Castillo_Peña

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA ESCUELA DE ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

MICROONDAS

Integrantes: Estefanía Castillo Peña Victor

Docente : Ing. Marco Morocho.

Paralelo

Fecha

: “B”

: 14-12-2018

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TEMA: Diseño e implementación de un acoplador en anillo a 2.4Ghz 1. OBJETIVOS: 

Diseñar e Implementar un Acoplador en anillo a 2.4Ghz  Determinar las medidas correspondientes al acoplador para su realización física.  Utilizar AWR como herramienta para la simulación de este diseño.  Optimizar el acoplador.

2. MARCO TEORICO Acoplador en anillo es también llamado híbrido de 180° es una red de cuatro puertos con un desfase de 180° entre los dos puertos de salida. También puede ser operado de manera que las salidas estén en desfase. Como podemos observar en la Figura del símbolo del acoplador híbrido, si una señal es aplicada al puerto 1 se dividirá en forma equitativa en dos componentes en fase en los puertos 2 y 3, y el puerto 4 quedará aislado. Si la señal es aplicada al puerto 4, esta se dividirá en forma equitativa en dos componentes con un desfase de 180° en los puertos 2 y 3, y el puerto 1 quedará aislado. Cuando se opera como sumador, las señales aplicadas en los puertos 2 y 3 serán sumadas en el puerto 1, y la respectiva diferencia quedará en el puerto 4. Por lo tanto, los puertos 1 y 4 se refieren como la suma y la diferencia de los puertos respectivamente.

Fig. 1 Circuito de un acoplador en anillo.

 S 11  S S    21  S 31   S 41

S 12

S 13

S 22

S 23

S 32

S 33

S 42

S 43

S 14 

  S 34   S 44  S 24













Con lo que se puede reescribir la l a matriz de dispersión

 S  S S     S   S

11

S 21

S 31

S 41 

21

S 22

S 41

S 24

31

S 41

S 11

S 21

41

S 24

S 21

S 22

    

Realizando el análisis de excitación par e impar 1

b1



b2



b3



b4



b

1 E

2 1 2 1 2 1 2

 b10



b

2 E

 b20



b

3 E

 b30

  b1  b

 b40

 b

b

4 E

1

2

2

1 

2

1 E

b

 b10

2 E





b20



Análisis circuito par

a

b 1 E

2 Zo

Z o

2 E

Z o

 4

b

1 E

 2 Zo

8

3 2 Zo

Fig.2 Análisis par del acoplador en anillo

8













b2 E 

2 1  j

2



j

2

1



2 2 j

2





j 2

Análisis circuito impar b

a

1 E

2 Zo

Z o

2 E

Z o

 4

b

1 E

 2 Zo

8

3 2 Zo

8

Fig.3 Análisis impar del acoplador en anillo

j

b10



b20



2

j 2

Sustituimos en las ecuaciones anteriores 1   j

j      0  S 11 2  2 2  1   j j   j   S 21 b2    2  2 2  2 1   j j   j   S 31 b3    2  2 2  2 1   j j   b4     S 41 2  2 2  b1 













  0    j S    2  j   2  0 

 j

 j

2

2

0

0

0

0

j

 j

2

2

   j  2  j   2  0  0

4

 S ki S kj  0 *

k 1 * * * * S 11 S 12  S 21S 22  S 31 S 32  S 41 S 42

 j

2

* ( S 22 )0

S 22  0

3. DISEÑO DEL ACOPLADOR Cálculos Matemáticos Se realizara un acoplador Híbrido en anillo para una f recuencia de 2.4 GHz a escoger y se trata con un épsilon de 4.3 

Frecuencia de operación: 2.4 GHz



Impedancias de entrada y de salida Zo: 50Ω



Constante dieléctrica (єr): 4.3 (fibra de vidrio)



Espesor del dieléctrico (H): 1.5 mm



Espesor del cobre (T): 0.001mm



Tangente de pérdidas ( ): 0.0001





  60 60 1 = √  = 50√ 4.4.3 = 5.646   60 60 2 =  22 = 50√ 2 4.3 = 3.99













ℎ = 2  − 11 − 2 − 11 + 2 −1  − 11 + 0.0.39 − 0.61 1ℎ = 2 5.5.646 − 1 − 2 ∗ 5.646646 − 1 + 42.3∗4.4.∗−31 5,5,646 − 1 + 0.0.39 − 04..631  ≥ 2 ℎ 1ℎ = 2 [4.4.646 − 10.10.292 + 0.3864.4.646 + 0.39 −0.− 0.13838] 1ℎ = 1.912  1= =1.1.94×9.4×1.5  1ℎ = 2 3.3.99−99 − 1 − 2∗3.2∗3.99 − 1 + 42.3∗1−4.4.31 3.3.99−99 − 1 + 0.39 − 04..631  = 1. 0 2  ℎ 1= =1.1.02×0.2×1.5    + 1  − 1 1 1   1 = 2 + 2 ×  1 + 112ℎ + 0.04 1 −   ℎ   ( = .  )   + 1  − 1 1 2   2 = 2 + 2 ×  1 + 122ℎ + 0.04 1 −   ℎ   ( = .  )  310  = 91510 = ,  

Con B2

Calculamos el Er efectivo















Medio 2

 = √ 327.3.3.28737 = .    = .   = √ 327.3.3.18757 = .     = .  21 = 23 1 1 = 43 1 = 43 181.22 = .  

Para la curvatura

4. SIMULACION EN AWR













Fig5. Parámetros S del acoplador en anillo













Fig7. Diseño implementado

5. RESULTADO EN EL ANALIZADOR DE REDES ANALISIS DEL PUERTOS 1 AL PUERTO 2 CUANDO EL PUERTO 3 Y 4 ESTAN TERMINADOS













Parámetros F11 (Representación del desfase que existe en el puerto 1).













Parámetros F21 (Representación del desfase que existe desde el puerto de entrada 1 al puerto de salida 2).




























Parámetros F22 (Representación del desfase que existe en el puerto 2)

ANALISIS DE LOS PUERTOS 1 A 4 CUANDO LOS PUERTOS 2 Y 3 ESTAN TERMINADOS







































Parámetros F44 (Representación del desfase que existe en el puerto 4)

ANALISIS DE LOS PUERTOS 1 A 3 CUANDO LOS PUERTOS 2 Y 4 ESTAN TERMINADOS





























































































































no es muy bueno independientemente de la frecuencia ya que no existe una frecuencia a la que el dispositivo tenga un buen acople. 

Los parámetros S de la matriz del circuito nos permiten determinar que la potencia de salida en cada uno de pues puertos S12 S21 S13 Y S31 es de más de la mitad de la mitad de la potencia, esto debido al bajo acoplamiento de sus puertos, es decir que parte de la potencia reflejada está incidiendo en los puertos de salida y por esta razón existe un incremento de la potencia distribuida.















los ajustes realizados para lograr un eficiente funcionamiento a la













[3] Foros electrónica, diseño de un acoplador en anillo direccional disponible

Acoplador Anillo 2.4GHz Castillo_Peña

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